Name: Eye-Tracking de control para evaluar las funciones cognitivas en pacientes con esclerosis lateral amiotrófica (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2016-10-13T15:00:00.000+00:00
Duration: 7 min
Description: Aprende a evaluar funciones cognitivas en pacientes con esclerosis lateral amiotrófica mediante un paradigma de seguimiento ocular. Este método utiliza movimientos oculares para realizar pruebas neuropsicológicas en pacientes que no pueden hablar ni escribir.

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Los autores desean agradecer a Ralf Kühne para soporte técnico. Este trabajo fue financiado por la Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) y el für Bildung und Bundesministerium Forschung (BMBF # 01GM1103A). Este es un proyecto de Programa Conjunto de Investigación de Enfermedades Neurodegenerativas-UE (JPND). El proyecto es apoyado a través de las siguientes organizaciones bajo los auspicios de JPND- ej., Alemania, für Bildung und Bundesministerium Forschung (BMBF, FKZ), Suecia, Sverige Vetenskaprådet, Polonia, Narodowe Centrum Badan i Rozwoju (NCBR).

El estudio fue aprobado por el Comité de Ética de la Universidad de Ulm (Declaración Nº 19/12) y el protocolo descrito por lo tanto, sigue sus directrices. Todos los participantes dieron su consentimiento informado por escrito. 1. Los estímulos y el entorno de pruebas <ol><li> Para mantener al mínimo las distracciones realizar la investigación en un lugar oscuro o en una habitación con luz tenue y tranquilo. </li><li> Utilice un dispositivo de seguimiento ocular adecuada. NOTA: Hay una amplia variedad de dispositivos disponibles para llevar a cabo estudios de movimiento de los ojos. En la presente investigación se utilizó un dispositivo de grabación portátil de movimiento de los ojos con gafas, que miden de forma sincrónica posiciones oculares binoculares, utilizando dos cámaras integradas con un diodo emisor de luz infrarroja (IR LED), una para cada ojo 18. <ol><li> Para asegurar la óptima de seguimiento ocular, ajustar las cámaras de forma manual por la inclinación en los 6 grados de libertad (3 de traslación, de rotación 3) hasta la detección del movimiento del ojo es óptima. NOTA:Las mediciones del sistema se visualizan en tiempo real en la pantalla de un experimentador para controlar la calidad de grabación y comportamiento de respuesta de los participantes. Las características principales del sistema se describen a continuación y especificaciones detalladas se dan en la Tabla 1. </li></ol></li><li> Implementar un paradigma de prueba estandarizada motor ocular común, que es capaz de detectar deficiencias en el control del movimiento ocular. NOTA: Esto puede ser una serie de tareas como tareas de persecución lisas o sacadas, en el que los participantes con deterioro de control del movimiento ocular realizan mal (por ejemplo, los métodos descritos por Gargantas et al 2015). 11. Estos participantes tienen que ser excluidos de realizar más pruebas. </li><li> Tareas actuales que utilizan el software apropiado que proyecta los estímulos en una pantalla de hemi-cilíndrica a través de un proyector montado encima de la cabeza 11 del sujeto. Además, asegúrese de que un punto rojo del láser (diámetro: 0,3 °, la posición: 10 ° vertical) está presente para el D2prueba. </li><li> Sentar a los participantes en una silla elevada con una mentonera ajustable, por lo que la distancia de ojo a la pantalla es de aproximadamente 150 cm. </li><li> Usar el set A y B de la RPC (12 estímulos para cada conjunto) para la primera parte del experimento. Mostrar dichos estímulos como 22 ° / 15 ° largas altos matrices con seis posibles alternativas descritas a continuación, que podrían encajar en un gran espacio en blanco 6 ° de ancho y 5 ° cortado de la matriz. </li><li> Para el D2-test, utilizar los cinco bloques con 47 estímulos, correspondiente a la línea 2-6 de la norma D2-test 15, y ellos representar un estímulo tras otro en el centro de la pantalla con una altura de 11 ° y una anchura de 2,5 °. Asegúrese de que cada estímulo tiene una duración de 2,000 ms. </li></ol> 2. Ejecución del experimento <ol><li> Antes del comienzo del experimento, pida a los participantes que llenar un formulario de consentimiento informado por escrito para asegurar que el estudio es de conformidad con las normas éticas. </li><li> Dar instrucciones generalessobre el objetivo y el procedimiento del experimento y el control de las drogas activas sobre el SNC, es decir, pedir al participante si él / ella está tomando algún medicamento que afecta el estado de alerta y el rendimiento cognitivo, por lo tanto. </li><li> Apague todos los dispositivos que podrían ser una perturbación potencial, como los teléfonos móviles o buscapersonas. </li><li> participantes asiento cómodamente con la mentonera en la posición óptima. Asegúrese de que toda la pantalla es visible y pedir al participante para mantener la postura durante todo el experimento. </li><li> Pida a los participantes a poner su cabeza en la mentonera y colocar las gafas videooculography en su cabeza. Ajustarlos al tamaño de la cabeza / forma individual. NOTA: De este modo, se debe hacer el mejor compromiso posible entre la comodidad para el participante y el mínimo riesgo de deslizamiento no deseado durante la medición. </li><li> Asegúrese de que los dos ojos son visibles en la pantalla del experimentador, donde las imágenes de las dos cámaras de grabación de movimiento de los ojos dentro de la goggles se muestran a continuación, se enfocan las cámaras para centrar las imágenes en la pantalla. NOTA: Esto es importante para la detección y el seguimiento de la pupila óptimo como una agudeza inadecuada puede dar lugar a una señal perturbada. </li><li> Para asegurar una grabación continua de los movimientos oculares en todo momento, iniciar la calibración del sistema instruyendo al participante que mirar en cada esquina de la pantalla semicilíndrica. En caso de que se pierde la señal, cambiar el ángulo de la cámara de seguimiento de la pupila respectiva del ojo para resolver el problema. </li><li> Iniciar el paradigma de pruebas de motor ocular común armonizado que se describe arriba y excluir todos los pacientes con deficiencias visuales sustanciales ya que causarán que la ejecución de tareas dañado. </li><li> Instruir al participante para realizar un seguimiento de un solo punto en la pantalla, hacer oscilar horizontalmente (± 20 °) y luego verticalmente (± 15 °) con una frecuencia de 0.125 Hz a asignar los datos no calibrados ortogonalizados &quot;en bruto&quot; desde el dispositivo de grabación de movimiento ocular won respecto a la posición de los ojos &quot;verdadero&quot; ortogonalizado para la calibración del sistema. </li><li> Compruebe si la calibración es aceptable, es decir, si el &quot;verdadero&quot; movimiento de los ojos y los datos &quot;en bruto&quot; son espacial y temporalmente sincronizados y luego instruir al participante para no mover la cabeza ya que esto podría dar lugar a mala calidad de los datos. NOTA: Posición del dispositivo videooculography y el sujeto se espera que sea estacionario durante el transcurso del experimento, por lo que no hay necesidad de re-calibración. </li><li> Explicará el procedimiento de la sesión de entrenamiento para el CPM: <ol><li> Instruir a los sujetos para identificar las piezas que faltan por debajo de los próximos matrices que aparecen en la pantalla semicilíndrica para los que tienen un tiempo infinito. Después de hacer una elección, tiene el tema cerrar sus ojos durante al menos 250 ms para empezar un marco verde detalle todas las posibles alternativas de piezas que faltan para 1.500 ms cada uno. </li><li> Haga que el participante elijala alternativa que creen que es correcto al cerrar sus ojos durante al menos 250 ms, mientras que su elección se quedar enmarcadas. </li><li> Proyectar la elección por separado en la pantalla semicilíndrica. Pregunte a los participantes para confirmar. Si el participante confirma, instruirlos a cerrar sus ojos de nuevo durante al menos 250 ms. </li><li> Instruir a los participantes que el siguiente estímulo (matriz con 6 alternativas de piezas que faltan) será automáticamente (de nuevo, presentados por el software que se describe en el paso 2) aparecerán y que esto se llevará a cabo cuatro veces con estímulos de entrenamiento tomados del conjunto AB del CPM 14 . </li></ol></li><li> Responder a cualquier pregunta sujetos podrían tener al respecto. Entonces, instruir a los participantes a elegir la pieza que falta de la matriz, ya que han aprendido durante la sesión de entrenamiento e iniciar el CPM (Figura 1). </li><li> Explicará el procedimiento de la sesión de entrenamiento para el D2-test: <ol><li> Instruir a los participantes para dirigir su mirada hacia el center de la pantalla y observar 47 estímulos por separado (47 d&#39;s que corresponde a la línea 1 del D2-prueba estándar). </li><li> Instruir a los participantes a mirar el punto rojo del láser situado por encima de los estímulos cada vez que se presenta una &quot;d&quot; con dos guiones hasta que aparezca el siguiente estímulo. NOTA: Si no se presenta el estímulo objetivo mirada tiene que estar centrado en el centro de la pantalla en la que se presentará el siguiente estímulo. </li></ol></li><li> Responder a cualquier pregunta sujetos podrían tener al respecto. A continuación, dar instrucciones al participante para proceder a los siguientes cinco bloques de 47 estímulos, similar a la sesión de entrenamiento e iniciar el D2-prueba. </li><li> Para el control de calidad, inspeccionar los datos obtenidos de cada sesión para cada tema con cuidado (visualmente por un experimentador entrenado). Compruebe si está dañado calidad de los datos, por ejemplo debido a dificultades técnicas, movimientos oculares dañados o malentendidos. </li><li> Gracias sujetos por su participación y responder a todas las preguntasdurante el experimento. </li></ol>

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</ol>

Los autores declaran que no tienen intereses financieros contrapuestos.

Es una tarea difícil de evaluar correctamente el estado cognitivo de los pacientes con ELA que no son capaces de hablar y escribir. El uso de sistemas videooculography proporciona un enfoque prometedor. La técnica aquí presentada es fiable en la detección de déficits cognitivos, que desempeñan un papel fundamental en el contexto de la carga para el cuidador y la enfermedad de gestión 20 en pacientes con ELA. Además, las versiones oculomotores de la CMF y la prueba D2 se correlacionan significativamente con su...

La esclerosis lateral amiotrófica (ELA) es un trastorno neurodegenerativo fatal por lo general conduce a la muerte a menos de 3 a 5 años. En el curso de la patología, los pacientes presentan pérdida progresiva de las vías respiratorias y funcionamiento bulbar, así como deficiencias en la capacidad de movimiento 1. Se comparte algunas de las características clínicas, patológicas y genéticas con demencia frontotemporal 2 y está bien documentado que alrededor del 30% de los pacientes de ELA muestran déficits cognitivos 3. Estos déficits son más prominentes en los dominios de la función ejecutiva, fluidez verbal y el lenguaje 4 y tener una influencia en la supervivencia a 5, 6 y cumplimiento cuidador carga 7. Por lo tanto, la evaluación neuropsicológica fiable es crucial en esta enfermedad. Avanzando impedimentos en el habla y las habilidades motoras son, sin embargo, un factor limitante para la evaluación completa de las capacidades cognitivas en etapas posteriores de la enfermedad 8. Sue, los enfoques basados oculomotores parece ser muy prometedor, ya que el control básico del movimiento del ojo permanece intacto durante mucho tiempo comparativamente durante el curso de ALS para la mayoría de los pacientes 9. Sí mismo parámetros de seguimiento ocular se han utilizado para obtener información sobre el estado cognitivo de los pacientes con ALS 10 y también se correlacionan con el patrón de difusión secuencial de ALS 11. Movimiento de los ojos como un medio para controlar las pruebas cognitivas en el contexto de la ELA también se ha estudiado en trabajos anteriores. Un estudio ha demostrado con éxito su facilidad de uso en los controles sanos utilizando una versión basada oculomotor del Trail-Making Test 12, mientras que otro encontró que es adecuado para distinguir entre controles sanos y pacientes con ELA basado en el rendimiento cognitivo y de discriminar entre pacientes cognitivamente más y menos deteriorados 13. La investigación descrita aquí utiliza una metodología basada en el motor ocular común para estudiar los deterioros cognitivos en ALS pacientes, específicamente en el dominio de la función ejecutiva. Dos pruebas neuropsicológicas bien validados y comúnmente utilizados se adaptaron al control del movimiento ocular: matrices de Raven colores progresivos (CPM) 14 y la prueba D2-15. El CPM es un instrumento no verbal utilizado para medir las habilidades visuoespaciales y ejecutivas, así como la inteligencia fluida. El D2-prueba es también una herramienta no verbal utilizado para descubrir la disfunción ejecutiva en el área de la atención selectiva y sostenida y velocidad de procesamiento visual. Ambos se usan ampliamente herramientas clínicas que se han empleado con éxito en los estudios anteriores evaluar el potencial deterioro cognitivo durante el curso de la enfermedad 16 y el estado neuropsicológico de pacientes con ELA en comparación con los controles sanos 17. El objetivo de este trabajo es mostrar los requisitos para la evaluación satisfactoria de los déficits cognitivos en la ELA independiente del movimiento y el habla discapacidad utilizando un reliable versión, basada en el seguimiento ocular de la CPM y la prueba D2. Es importante destacar que el método descrito aquí tiene el potencial de ser ampliado para estudiar otras poblaciones de pacientes con deficiencias motoras severas.

<table><tbody><tr><td>EyeSeeCam</td><td>EyeSeeTec GmbH; 82256 F&uuml; rstenfeldbruck, Alemania</td><td></td><td>Dispositivo de videooculografía</td></tr></tbody></table>

eye-tracking de control para evaluar las funciones cognitivas en pacientes con esclerosis lateral amiotrófica

Eye-Tracking Control to Assess Cognitive Functions in Patients with Amyotrophic Lateral Sclerosis

< clase p='jove_content'>La esclerosis lateral amiotrófica (ELA) es un trastorno neurodegenerativo con afectación patológica de las motoneuronas superiores e inferiores, que posteriormente conduce a una pérdida progresiva de las capacidades motoras y del habla. Además, las funciones cognitivas se ven afectadas en un subconjunto de pacientes. Para evaluar estos posibles déficits en pacientes con ELA con deterioro físico grave, el seguimiento ocular es un medio prometedor para realizar pruebas cognitivas. El presente artículo se centra en cómo los movimientos oculares, un medio indirecto de comunicación para los pacientes con discapacidades físicas, pueden utilizarse para permitir una evaluación neuropsicológica detallada. Se presentan los requisitos, en cuanto a los parámetros oculomotores, que deben cumplirse para un seguimiento ocular adecuado en los pacientes con ELA. También se describen las propiedades de los estímulos, incluyendo el tipo de pruebas neuropsicológicas y el estilo de presentación, más adecuados para evaluar con éxito el funcionamiento cognitivo. Además, se ofrecen recomendaciones sobre los requisitos de procedimiento. En general, esta metodología proporciona un enfoque fiable, fácil de administrar y rápido para evaluar los déficits cognitivos en pacientes que no pueden hablar ni escribir, como los pacientes con ELA grave. El único factor de confusión podría ser los déficits en el control voluntario del movimiento ocular en un subconjunto de pacientes con ELA.

Para el propósito de la investigación que aquí se presenta, es decir, el desarrollo de un motor ocular común fiable de evaluación neuropsicológica de pacientes con ELA, de desarrollo propio software almacena las opciones del sujeto de la CPM en un archivo separado, lo que permite el cálculo manual de la porcentaje de correcta basada respuestas. Para el D2-test, un registro de los movimientos oculares verticales se analiza de forma manual utilizando un umbral de + 5 ° para la det...

< clase p='jove_content'>Los déficits cognitivos son comunes en aproximadamente un tercio de los pacientes con esclerosis lateral amiotrófica, una afección neurológica que conduce a deficiencias progresivas en las habilidades del habla y el movimiento. Para realizar pruebas cognitivas en pacientes que no pueden hablar ni escribir, se desarrolló un paradigma de seguimiento ocular confiable y fácil de administrar.

Eye-Tracking de control para evaluar las funciones cognitivas en pacientes con esclerosis lateral amiotrófica

Amyotrophic lateral sclerosis (ALS) is a neurodegenerative disorder with pathological involvement of upper and lower motoneurons, subsequently leading to ...

El objetivo general de este paradigma de seguimiento ocular consiste en utilizar una técnica basada en los movimientos oculares para evaluar las funciones cognitivas en pacientes con esclerosis lateral amiotrófica o ALS que no pueden hablar ni escribir. Este método puede ayudar a responder preguntas clave en el campo de los posibles déficits cognitivos en pacientes con discapacidades físicas severas, como la ALS. La principal ventaja de esta técnica es que utiliza el movimiento ocular para realizar pruebas neuropsicológicas en pacientes con ALS, y por lo tanto es adecuada para aquellos que no pueden hablar ni escribir.Aunque este método fue desarrollado para pacientes con ELA, también puede aplicarse a otras muestras de pacientes que no pueden hablar ni escribir, pero que conservan el control oculomotor intacto. Para este experimento, utilice un dispositivo portátil de registro de movimientos oculares con gafas. Optimice la detección de los movimientos oculares ajustando las cámaras en los seis grados de libertad.A continuación, establezca un paradigma estandarizado de pruebas oculomotoras, como una serie de tareas sacádicas, para detectar déficits en el control del movimiento ocular. Utilice un software para presentar estas tareas en una pantalla hemicilíndrica mediante un proyector montado encima del lugar donde se sentará el participante. Finalmente, como preparación para la segunda parte del experimento, verifique que un punto láser rojo, que se utilizará en la versión basada en seguimiento ocular del test D2, aparezca correctamente en la pantalla.Comience pidiendo al participante que apague todos los dispositivos que puedan causar distracciones, como teléfonos móviles o buscadores. Lleve al participante, que no presente discapacidades visuales significativas, a la sala de pruebas. Colóquelo en una silla elevada frente a un reposacabezas ajustable que se encuentre a 150 centímetros de la pantalla del ordenador.Pida al participante que coloque su cabeza sobre el reposacabezas. Luego, coloque las gafas de videooculografía sobre su cabeza. Ajuste las gafas para que se adapten adecuadamente a la forma y tamaño de la cabeza.Asegúrese de que ambos ojos sean visibles en la pantalla del experimentador y enfoque las cámaras dentro de las gafas para que las imágenes de cada ojo estén centradas en la pantalla. A continuación, verifique que el sistema esté registrando continuamente los movimientos oculares en todo momento, indicando al participante que mire hacia cada esquina de la pantalla semicilíndrica. Inicie el paradigma estandarizado de pruebas oculomotoras y pida al participante que realice una segunda calibración.Pida al participante que siga con la mirada un punto único en la pantalla que oscila horizontalmente y luego verticalmente con una frecuencia de 0,125 hercios, con el fin de correlacionar los datos brutos ortogonalizados sin calibrar del dispositivo de registro del movimiento ocular con la verdadera posición ortogonalizada del ojo. Finalmente, verifique si la calibración es aceptable, es decir, si el movimiento real del ojo y los datos brutos están sincronizados espacial y temporalmente. De ser así, indique al participante que mantenga la cabeza lo más inmóvil posible.Para la primera parte del experimento, la prueba de matrices progresivas coloreadas de Raven, o test CPM, muestra en la pantalla una serie de matrices de 22 grados de largo y 15 grados de alto con un espacio en blanco recortado. Indique al participante que identifique la pieza faltante debajo de cada matriz. Después de realizar una selección, pida al sujeto que cierre los ojos durante al menos 250 milisegundos para que comience un marco verde que destaque las seis posibles alternativas de piezas faltantes durante 1500 milisegundos cada una.Pida al participante que designe la alternativa que considere correcta cerrando los ojos durante al menos 250 milisegundos mientras su elección se encuentra dentro del marco verde. Proyecte la elección del participante por separado en la pantalla semicilíndrica, con el fin de confirmarla; luego, indíquele que cierre nuevamente los ojos durante al menos 250 milisegundos. Haga que el participante complete un entrenamiento adicional seleccionando la pieza faltante en las siguientes tres matrices.Responda cualquier pregunta que el participante pueda tener sobre el procedimiento. Luego, pida al participante que complete la tarea CPM completa. Para la segunda parte del experimento, la prueba D2, solicite al participante que dirija su mirada al centro de la pantalla.Indíqueles que observen cada una de las 47 letras con una altura de 11 grados y un ancho de 2,5 grados, una tras otra en el centro de la pantalla, en la que cada estímulo dura 2000 milisegundos. Cada vez que aparezca la letra d con dos rayas, instruya al participante para que mire el punto láser rojo situado encima de la letra hasta que aparezca el siguiente estímulo. Finalmente, una vez completado el entrenamiento, pida al participante que realice la prueba completa D2, que consta de cinco bloques de 47 estímulos cada uno.En una muestra de pacientes con esclerosis lateral amiotrófica, o ELA, hubo una buena concordancia entre la versión con seguimiento ocular y la versión estándar del test CPM. Además, existen diferencias significativas entre los grupos en el test CPM y el test D2, lo que indica que esta técnica distingue de forma confiable entre pacientes con ELA más o menos afectados cognitivamente. Una vez dominada, esta técnica puede completarse en 25 minutos si se realiza correctamente.Para pacientes con ELA que tienen un control oculomotor insuficiente, se pueden utilizar otros métodos, como la interfaz cerebro-computadora, con el fin de evaluar su funcionamiento cognitivo. Después de ver este video, debería tener una buena comprensión de cómo realizar pruebas neuropsicológicas basadas en movimientos oculares en pacientes con ELA.

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